Come trovare potenza conoscendo amperaggio, tensione e resistenza

In fisica si presta molta attenzione all'energia e alla potenza di dispositivi, sostanze o corpi. Nell'ingegneria elettrica, questi concetti svolgono un ruolo non meno importante che in altri rami della fisica, perché da loro dipende da quanto velocemente l'installazione farà il suo lavoro e da quanto carico sopporteranno le linee potenza di trasmissione. Sulla base di queste informazioni vengono selezionati trasformatori per sottostazioni, generatori per centrali elettriche e la sezione dei conduttori delle linee di trasmissione. In questo articolo, ti diremo come trovare la potenza di un apparecchio elettrico o di un'installazione, conoscendo l'intensità, la tensione e la resistenza attuali.

Definizione

La potenza è una grandezza scalare. In generale, è uguale al rapporto tra lavoro svolto e tempo:

P = dA / dt

In parole povere, questo valore determina la rapidità con cui viene svolto il lavoro. Può essere indicato non solo con la lettera P, ma anche con W o N, misurati in watt o kilowatt, abbreviati rispettivamente in W e kW.

La potenza elettrica è uguale al prodotto di corrente e tensione, ovvero:

P = UI

Come si rapporta questo al lavoro? U è il rapporto tra il lavoro di trasferimento di una carica unitaria e I determina quanta carica è passata attraverso il filo per unità di tempo. Come risultato delle trasformazioni, è stata ottenuta una tale formula, con la quale è possibile trovare la potenza, conoscendo la forza e la tensione attuali.

Formule del circuito CC

Il modo più semplice per calcolare la potenza è per un circuito CC. Se sono presenti corrente e tensione, è sufficiente utilizzare la formula sopra per eseguire il calcolo:

P = UI

Ma non è sempre possibile trovare la potenza in base alla corrente e alla tensione. Se non li conosci, puoi determinare P conoscendo la resistenza e la tensione:

P = U²/ R

Puoi anche eseguire il calcolo conoscendo la corrente e la resistenza:

P = I²* R

Le ultime due formule sono utili per calcolare la potenza di una sezione circuitale se si conosce la R di un elemento I o U che cade su di essa.

Per corrente alternata

Tuttavia, per un circuito elettrico in corrente alternata, è necessario tenere conto del totale, attivo e reattivo, nonché del fattore di potenza (cosF). Abbiamo considerato tutti questi concetti in modo più dettagliato in questo articolo: https://samelectrik.ru/chto-takoe-aktivnaya-reaktivnaya-i-polnaya-moshhnost.html.

Notiamo solo che per trovare la potenza totale in una rete monofase in termini di corrente e tensione, è necessario moltiplicarli:

S = UI

Il risultato sarà in volt-ampere, per determinare la potenza attiva (watt), è necessario moltiplicare S per il fattore cosF. Può essere trovato nella documentazione tecnica del dispositivo.

P = UIcosФ

Per determinare la potenza reattiva (volt-ampere reattivi), si usa sinF al posto di cosF.

Q = UIsinФ

Oppure esprimere da questa espressione:

E da qui calcolare il valore richiesto.

È anche facile trovare la potenza in una rete trifase; per determinare S (pieno), utilizzare la formula per calcolare la corrente e la tensione di fase:

S = 3U_Fio_F

E conoscendo Ulineare:

S = 1,73 * U_ioio_io

1,73 o la radice di 3 - questo valore viene utilizzato per il calcolo dei circuiti trifase.

Quindi, per analogia, per trovare P attivo:

P = 3U_Fio_F* cosФ = 1,73 * U_ioio_io* cosФ

Puoi determinare la potenza reattiva:

Q = 3U_Fio_F* sinФ = 1,73 * U_ioio_io* peccatoФ

Qui finiscono le informazioni teoriche e si passa alla pratica.

Un esempio di calcolo della potenza apparente per un motore elettrico

La potenza per i motori elettrici è utile o meccanica sull'albero ed elettrica. Differiscono per il valore del coefficiente di prestazione (COP), questa informazione è solitamente indicata sulla targhetta del motore elettrico.

Da qui prendiamo i dati per il calcolo della connessione al triangolo per U-linear 380 Volt:

1. P_sull'albero= 160 kW = 160.000 W
2. n = 0,94
3. cosФ = 0.9
4. U = 380

Quindi puoi trovare la potenza elettrica attiva con la formula:

P = P_sull'albero/n = 160000 / 0,94 = 170213 W

Ora puoi trovare S:

S = P / cosφ = 170213 / 0,9 = 189126 W

È lei che deve essere trovata e presa in considerazione quando si sceglie un cavo o un trasformatore per un motore elettrico. Questo completa i calcoli.

Calcolo per connessione parallela e seriale

Quando si calcola il circuito di un dispositivo elettronico, spesso è necessario trovare la potenza allocata su un elemento separato. Quindi è necessario determinare quale tensione scende attraverso di essa, se stiamo parlando di una connessione seriale o quale corrente scorre quando collegata in parallelo, prenderemo in considerazione casi specifici.

Qui il totale è uguale a:

I = U / (R1 + R2) = 12 / (10 + 10) = 12/20 = 0,6

Potenza generale:

P = UI = 12 * 0,6 = 7,2 Watt

Su ogni resistore R1 e R2, poiché la loro resistenza è la stessa, la tensione scende lungo:

U = IR = 0,6 * 10 = 6 Volt

E si distingue per:

P_{sul resistore}= UI = 6 * 0,6 = 3,6 Watt

Quindi, quando collegato in parallelo in tale schema:

Per prima cosa, cerchiamo I in ogni ramo:

io₁= U / R₁= 12/1 = 12 Ampere

io₂= U / R₂= 12/2 = 6 Ampere

E si distingue su ciascuno per:

P_R1= 12 * 6 = 72 watt

P_R2= 12 * 12 = 144 watt

Si distingue in totale:

P = UI = 12 * (6 + 12) = 216 Watt

O per resistenza generale, allora:

R_generale= (R₁* R₂) / (R₁+ R₂) = (1 * 2) / (1 + 2) = 2/3 = 0,66 Ohm

I = 12 / 0,66 = 18 Ampere

P = 12 * 18 = 216 Watt

Tutti i calcoli corrispondono, il che significa che i valori trovati sono corretti.

Conclusione

Come puoi vedere, non è difficile trovare la potenza di una catena o della sua sezione, non importa se è una costante o un cambiamento. È più importante determinare correttamente la resistenza totale, la corrente e la tensione. A proposito, questa conoscenza è già sufficiente per determinare correttamente i parametri del circuito e la selezione degli elementi: quanti watt selezionare resistori, sezioni trasversali di cavi e trasformatori. Inoltre, fare attenzione quando si calcola S completo quando si calcola l'espressione radicale. Vale la pena aggiungere solo che quando paghiamo le bollette che paghiamo per kilowattora o kWh, sono uguali alla quantità di energia consumata in un periodo di tempo. Ad esempio, se hai collegato un riscaldatore da 2 kilowatt per mezz'ora, il contatore si attiverà 1 kW / h e in un'ora - 2 kW / h e così via per analogia.

Infine, ti consigliamo di guardare un video utile sull'argomento dell'articolo:

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